Smart Streetlight W. Lonsing 2015

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Elmar Walter
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1 Smart Streetlight W. Lonsing 2015

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3 Smart Street Light Bei diesem Projekt handelt es sich um ein privates DIY-Projekt. Unterstützung: Das Infineon Board wurde von dorkbot AC bereit gestellt Kategorie Make Light Challenge (Hauptwettbewerb) Make Light Beginner Make Light Bildung (X) ( ) ( ) Kurzbeschreibung Eine übliche Straßenlampe mit Pilzkopf wird mit LEDs, Sensoren und Mikroprozessoren so aufgerüstet, dass einerseits die Lampe direkt benutzerdefiniert gesteuert werden kann, andererseits mittels farbiger LEDs für Straßenlaternen völlig neue Lichteffekte erreicht werden können. Bild deines Projektes Typische Straßenlampe mit Pilzkopf, die.

4 Factsheet Straßenlaternen, auch die modernen mit LED, beherrschen nur 2 Zustände, an oder aus. Um das zu ändern, wurde eine gebrauchte Lampe zerlegt und die antiquittierten Leuchtelemente, Quecksilberdampflampe mit Vorschaltgerät, entfernt. In das Gehäuse ist stattdessen die gesamte Elektronik und der Aufbau der LEDs eingebaut. Als LED werden sog. High-Power-LEDs verwendet, die gekühlt werden müssen und eine besondere Ansteuerung für die höhere Leistung benötigen. Deswegen besteht die Elektronik zusammen aus einem Arduino-Board und einem RGB- Shield. Dazu kommen die Stromversorgung, diverse Sensoren, eine Bluetooth- Schnittstelle und das Gehäuse. Das Projekt hat 2 Varianten, einmal als normale Laterne mit 3 weißen LEDs, die mit Bewegungssensoren gesteuert werden, und als farbige Lampe mit einer RGB- LED und einem Temperatursensor. Ursprünglich sollten beide Varianten in einer einzigen Lampe untergebracht werden. Dazu sind die verwendeten Boards bisher aber nicht geeignet, da mit der hohen Last nicht mehr als 3 Kanäle angesteuert werden können, also entweder RGB oder 3 einfache LEDs. Von Kosten und Aufwand sind beide Varianten etwa gleich. Materialliste + Kosten Aufsatz einer Pilzleuchte, gebraucht von ebay, ca. 50 Eine neue Laterne würde deutlich mehr kosten. Kleinteile Kabel, Stecker, Klemmen usw. ca. 5

5 RGB-LED shield, made by infineon ca. 30 Steckleisten ca. 1 Arduino-Board ca. 20 Transformator Netzspannung zu 12 Volt Gleichspannung ca. 12

6 RGB - LED, High-Power ca. 5 Kühlkörper ca. 2 Variante: LED-Weißlicht, 1,50 /Stck. 3 Stck., ca. 4,50 Kühlkörper dazu ca. 2,50

7 Temperatursensor ca. 10 Einfaches Bluetooth-Modem ca. 10 Variante: Bewegungssensoren PIR, ca. 5 /Stck 3 Stck. ca. 15

8 Bauanleitung Step by Step Vorbereiten der Pilzleuchte Erster Schritt ist das Zerlegen der Lampe und Ausräumen der alten Leuchtmittel. Nach dem Lösen der Kopfschraube kann der Schirm und die Kuppel leicht abgenommen werden und die alte Technik mit wenigen Schrauben schnell entfernt werden. Im Inneren der Kuppel ist ausreichend Platz um die verschiedenen Boards, den Trafo, den Sensoren und die Verkabelung aufzunehmen. Der Innenbereich ist absolut wassergeschützt. Der einzige Zugang ist der Kabeldurchlass durch den Mastfuß, der sehr massiv ist. Von da werden die Kabel in einen Mast geführt. Nur die Variante mit den Bewegungssensoren erfordert etwas mehr Aufwand, da die PIR-Sensoren am Mastfuß von außen befestigt werden müssen.

9 Vorbereiten der Boards: Verlöten der Steckverbinder an das Infineon-Board. Leider verzichtet der Hersteller darauf, ein fertiges Produkt anzubieten. In Konzernen wird das Beschafftigungsgarantie genannt. Normale Verbinder sind auch zu kurz, weil die Klemmen auf dem Board zu hoch sind. Arduino-Board, mit allen Teilen veröltet und fertig zum Gebrauch. Zusammengesteckte Boards. Damit ist die Elektronik schon quasi komplett. Es fehlt noch die Verdrahtung. Die Programmierung ist auf dem Bild nicht sichtbar.

10 Vorbereiten der Stromversorgung Die Stromversorgung ist 220 Volt Wechselstrom aus dem Stromnetz, die mit dem Trafo zu 12 Volt Gleichstrom für beide Boards gewandelt wird. Ein Netzkabel mit Eurostecker und offener Verbindung wird an die Anschlussklemmen des Trafos angeschraubt. Von einem einfachen Lautsprecherkabel wird ein kleines Stück abgetrennt. Daran wird ein Adapterstecker für das Arduno-Board angelötet und mit Abzweigklemmen an das ursprüngliche Kabel befestigt. Fertiger Anschluss: Die beiden Enden sollten etwa gleichlang sein, weil die Anschlusspunkte der gestapelten Boards etwa an gleicher Stelle liegen.

11 Einbau der LED Die Kontakte der RGB-LED werden sorgfältig verlötet und anschließend mit Wärmeleitpaste auf dem Kühlkörper verklebt. Das andere Ende des Kabels wird mit dem RGB-Shield verbunden. Die Farbkanäle der LED dürfen dabei nicht verwechselt werden. Die beiden anderen Klemmen für die Stromversorgung werden an die 12 Volt aus dem Trafo angeschlossen. Das Arduino-Board wird mit dem Stecker verbunden. Damit ist bereis alles funktionsfähigig. Das Stromkabel wird durch den Kabeldurchlass der Pilzleuchte geführt, die LED auf der Halterung der ehemaligen Glühbirne montiert.

12 Weil das Leuchtmittel nach oben abstrahlt, wird aus Pappe und Alu-Folie ein Kegel mit einem 45 Grad- Winkel konstruiert. Der Reflektionskörper lenkt die Strahlen dann genau seitlich ab. Eingebaut wird der Reflektionskörper dann in das Oberteil der Lampenhalterung.

13 Bereit zum Testen Die müssen die Augen unbedingt geschützt sein, bevor die Leuchte angemacht wird. Vollständig montierte Lampe ohne Abdeckung. Testlauf mit verschiedenen Farben. Deutlich wird, dass der lineare abstrahlende Reflektionskörper noch nicht optimal ist.

14 Sensoren Der Temperatursensor wird, hier noch per Breadboard, mit dem Arduino verbunden. Kommunikation Das Bluetooth-Modem wird direkt an die serielle Leitung des Arduino angeschlossen. Dabei ist zu beachten, dass mit dem Zuschalten des Modems die standardmäßige serielle Verbindung über USB abgeschaltet wird. Farbige Straßenlampe Die Farbe kann über Bluetooth und den Sensoren gesteuert werden, z.b. heisse und kalte Temperaturen werden mit rot oder blau angezeigt.

15 Variante 3 weiße LEDs und 3 Bewegungssensoren werden gleichmäßig im 120 Grad Winkel an die Laterne angebracht. Zuerst werden einfache Gehäuse für die PIR- Sensoren aus Verpackungsmaterial hergestellt. Anpassen und Ausschneiden für den Sensor Eingeklebter Sensor

16 Sensorenhalterung Scheibenförmiger Halter für die 3 Sensoren mit einer Öffnung für Kabel und Mast. Die 3 Sensoren fertig auf der Scheibe montiert. Komplette Montage am Lampenkörper

17 Lampenhalterung Vorbereiten der Bastelarbeiten. Die LEDs sind bereits auf den Kühllkörpern befestigt Die LEDs werden von außen mit Draht an dem Pflanztopf befestigt. Weil der Draht leitfähig ist, wird innen ein Kupferring als gemeinsame Anode direkt an den Drähten befestigt. Die anderen farbigen Drähte werden je einzeln für die Ansteuerung mit je einer LED verlötet

18 Vollständig montierte Lampe mit LEDs und Sensoren ohne Abdeckung. Wie bei der farbigen Laterne ist nach dem Vorbereiten die Endmontage relativ einfach. Leider kann die Funktion hier nicht demonstriert, solange der Lampenkopf nicht auf einem Mast montiert ist. Funktionsweise LEDs und Sensoren werden um 60 Grad verdreht für eine direktionale Beleuchtung montiert. Das bedeutet, das, wenn ein Sensor ausgelöst wird, also im Anwendungsfall ein Straßengänger den Umkreis der Laterne betritt, die gegenüberliegende LED aufleuchtet, bzw. aufgeblendet wird, und die anderen beiden LED ausgeschaltet bzw. abgeblendet wird. Im Einzelfall wird ein Nutzer so nicht geblendet. Bei mehreren Nutzern verhält sich die Straßenlaterne immer noch genauso wie eine normale Straßenlaterne, d.h. die LEDs leuchten einfach alle. Beide Varianten zusammen: Das ist der Plan, nur leider kann jeweils nur eine Variante von dem RGB-Shield angesteuert werden, und nur ein Shield pro Arduino. Andere Beschränkungen gibt es dazu nicht.

19 Referenzen Projekte oder Konzepte, die meinem Projekt gleichen oder ähnlich sind, konnte ich nicht finden. Links: RGB-Shield: INFATV html Allgemeines und Hersteller zu Straßenleuchten: einzelne Hersteller:

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